Java中的位运算

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java中的位运算相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

Java的位运算(bitwise operators)直接对整数类型的位进行操作,这些整数类型包括longintshortchar byte,位运算符具体如下表:

运算符

说明

<<

左移位,在低位处补0

>>

右移位,若为正数则高位补0,若为负数则高位补1

>>>

无符号右移位,无论正负都在高位补0

&

与(AND),对两个整型操作数中对应位执行布尔代数,两个位都为1时输出1,否则0。

|

或(OR),对两个整型操作数中对应位执行布尔代数,两个位都为0时输出0,否则1。

~

非(NOT),一元运算符。

^

异或(XOR),对两个整型操作数中对应位执行布尔代数,两个位相等0,不等1。

<<=

左移位赋值。

>>=

右移位赋值。

>>>=

无符号右移位赋值。

&=

按位与赋值。

|=

按位或赋值。

^=

按位异或赋值。

左移位(<<)

程序:

public class LeftMoving{

    public static void main(String[] args){

           System.out.println("5<<3="+(5<<3));

    }

}

输出结果:

5<<3=40

计算过程:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101         ? 5

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000         ? 40

右移位(>>)

正数

程序:

public class PlusRightMoving{

    public static void main(String[] args){

           System.out.println("5>>1="+(5>>1));

    }

}

输出结果:

5>>1=2

计算过程:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101         ? 5

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010         ? 2

负数

程序:

public class NegativeRightMoving{

    public static void main(String[] args){

           System.out.println("-5>>1="+(-5>>1));

    }

}

输出结果:

-5>>1=-3

计算过程:

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011         ? -5

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101         ? -3

无符号右移位(>>>)

程序:

public class UnsignedRightMoving{

    public static void main(String[] args){

System.out.println("-5>>>1="+(-5>>>1));

    }

}

输出结果:

-5>>>1=2147483645

计算过程:

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011         ? -5

       0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101          ? 2147483645

 

 

首先复习一下Java中的基本数据类型的相关知识。

数据类型

大小

最小值

最大值

boolean

     

byte

8-bit

-128

+127

char

16-bit

Unicode 0

Unicode 216-1

short

16-bit

-215

+215-1

int

32-bit

-231

+231-1

float

32-bit

IEEE754

IEEE754

long

64-bit

-263

263-1

double

64-bit

IEEE754

IEEE754

void

     

这里包括了floatdouble两个浮点型,在本文中对其不予考虑,因为位运算是针对整型的。进行位操作时,除long型外,其他类型会自动转成int型,转换之后,可接受右操作数长度为32。进行位运算时,总是先将短整型和字节型值转换成整型值再进行移位操作的。

程序:

  1. public class ByteLeftMoving{  
  2.   
  3. public static void main(String[] args){  
  4.   
  5.     byte b = 127;  
  6.   
  7.            System.out.println("b<<3="+(b<<3));  
  8.   
  9.         System.out.println("(byte)(b<<3)="+(byte)(b<<3));  
  10.   
  11.     }  
  12.   
  13. }  


 

输出结果:

b<<3=1016

(byte)(b<<3)=-8

程序:

 

  1. public class CharLeftMoving{  
  2.   
  3. public static void main(String[] args){  
  4.   
  5.         char c = ‘l‘;  
  6.   
  7.            System.out.println("c<<3="+(c<<3));  
  8.   
  9.         System.out.println("(char)(c<<3)="+(char)(c<<3));  
  10.   
  11.     }  
  12.   
  13. }  


输出结果:

c<<3=864

(char)(c<<3)=?

以上两个例子全部编译通过,由此可以看出,当bytechar进行移位运算时不会发生错误,并且均按照整型进行计算,当计算结果超出byte或是char所能表示的范围时则进行相应的转换(分别输出了结果-8?)。


位运算中的操作数

在进行移位运算时要注意整型和长整型在内存中的位数(整型是32位,长整型是64位),如果移位操作数超出了该位数则取模计算,例如:int型数据是32位的,如果左移35位是什么结果?

程序:

  1. public class LeftMoving{  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args){  
  4.   
  5.            System.out.println("5<<35="+(5<<35));  
  6.   
  7.     }  
  8.   
  9. }  


 

输出结果:

5<<35=40 

该结果与5<<3完全相同。

无论正数、负数,它们的右移、左移、无符号右移 32位都是其本身,比如 -5<<32=-5-5>>32=-5-5>>>32=-5

一个有趣的现象是,把 1 左移 31 位再右移 31位,其结果为 -1

计算过程如下:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

位运算要求操作数为整数,操作数不能是字符串也不能是小数。

如下列程序:

  1. public class BitMath{  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args){  
  4.   
  5.         String s = "Hello";  
  6.   
  7.         long l = 99;  
  8.   
  9.         double d = 1.11;  
  10.   
  11.         int i = 1;  
  12.   
  13.         int j = 0;  
  14.   
  15.   
  16.         System.out.println("j<<s="+j<<s);    //编译错误语句  
  17.   
  18.         System.out.println("j<<d="+j<<d);    //编译错误语句  
  19.   
  20.         System.out.println("i<<j="+i<<j);    //编译可以通过  
  21.   
  22.         System.out.println("i<<l="+i<<l);    //编译可以通过  
  23.   
  24.     }  
  25.   
  26. }  


 

由于位运算是二进制运算,不要与一些八进制数搞混,java中二进制数没有具体的表示方法。

public class BitMath{

    public static void main(String[] args){

        System.out.println("010|4="+(010|4));

    }

}

输出结果:

010|4=12

计算过程:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000   ?8

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100   ?4

进行“或”计算结果为:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100   ?12

当位运算中遇见负数,必须把它转成补码(不知道什么是补码的补习功课去)再进行计算,而不是使用原码。

程序:

public class BitMath{

    public static void main(String[] args){

        try {

            int x = -7;

            System.out.println("x>>1="+(x>>1));

} catch(Exception e) {

            System.out.println("Exception");

        }

    }

}

输出结果:

x>>1=-4

计算过程:

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001   ?-7

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100   ?-4

  1. public class BitMath{  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args){  
  4.   
  5.         int i = 1;  
  6.   
  7.         int j = -1;  
  8.   
  9.         System.out.println("1>>>31="+(i>>>31));  
  10.   
  11.         System.out.println("-1>>31="+(j>>31));  
  12.   
  13.     }  
  14.   
  15. }  


 

输出结果:

1>>>31=0

-1>>31=-1

程序:

  1. public class BitMath{  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args){  
  4.   
  5.         int a = 1;  
  6.   
  7.        a <<= 31;  
  8.   
  9.         a >>= 31;  
  10.   
  11.         a >>= 1;          
  12.   
  13.         System.out.println("a="+a);  
  14.   
  15.   
  16.         int b = 1;   
  17.   
  18.         b <<= 31;  
  19.   
  20.         b >>= 31;  
  21.   
  22.         System.out.println("b="+b);  
  23.   
  24.   
  25.         int c = 1;  
  26.   
  27.         c >>= 31;  
  28.   
  29.         c <<= 31;  
  30.   
  31.         System.out.println("c="+c);   
  32.   
  33.     }  
  34.   
  35. }  

输出结果:

a=-1

b=-1

c=0

计算过程:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001   ?a=1

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000   ?a=a<<31后,这里被当作是负数

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111   ?a=a>>31后,结果为-1

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111   ?a=a>>1后,结果仍为-1

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001   ?c=1

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000   ?c=c>>31后为0

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000   ?0左移31位仍为0

以上是关于Java中的位运算的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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